Tháng 09, 2019
Thứ hai
Thứ Tư, ngày 19/02/2020 07:12 AM (GMT+7)

Tre Nhật Bản giúp Edison hoàn thiện bóng đèn

Sau nhiều tháng nghiên cứu và thử nghiệm, Edison phát hiện dây tóc bóng đèn làm từ một loại tre của Nhật Bản đốt thành than có khả năng thắp sáng liên tục trong hơn 1.200 giờ. Loại bóng đèn này sau đó được thương mại hóa trong nhiều năm trước khi bóng đèn với dây tóc làm bằng vật liệu vonfram xuất hiện.

Tre Nhật Bản giúp Edison hoàn thiện bóng đèn - 1

Thomas Edison. Ảnh: Biography.

Sáng chế đèn sợi đốt của Thomas Alva Edison đã giúp thắp sáng các ngôi nhà trên khắp thế giới, nhưng có thể ít người biết rằng ông rất được tôn kính ở Nhật Bản. Tờ báo The Plain Dealer có trụ sở tại thành phố Cleveland cho biết, người dân Nhật Bản chiếm tỷ lệ lớn nhất trong số các du khách đến thăm ngôi nhà mà Edison sinh sống trong thời thơ ấu ở Milan, bang Ohio (Mỹ).

Những người ngưỡng mộ Edison ở khắp mọi nơi trên đất nước Nhật Bản, nhưng ông có mối quan hệ đặc biệt sâu sắc với các công dân của thành phố Yawata, Kyoto. Họ xây một đài tưởng niệm Edison tại ngôi đền Iwashimizu Hachiman trên đỉnh núi Otokoyama. Dưới chân núi có một khu mua sắm nhỏ được đặt tên là “Phố Edison” với một bức tượng Edison bằng đồng. Thành phố Yawata cũng được xem là thành phố chị em với Milan, nơi Edison chào đời. Từ đầu thập niên 1980 đến nay, người dân ở hai nơi đã trao tặng nhiều món quà hữu nghị cho nhau.

Sợi dây liên kết giữa Edison với Nhật Bản bắt đầu khi ông làm thí nghiệm với các bóng đèn sợi đốt vào năm 1878. Đèn sợi đốt tạo ra ánh sáng bằng cách sử dụng dòng điện để đốt nóng một dải vật liệu mỏng, gọi là dây tóc, cho đến khi nó đủ nóng để phát sáng. Nhiều nhà phát minh đã cố gắng hoàn thiện đèn sợi đốt, tuy nhiên những bóng đèn họ chế tạo có tuổi thọ rất ngắn hoặc có giá thành quá cao nên không thể thương mại hóa trên quy mô lớn.

Một số loại bóng đèn có dây tóc quá dày nên chúng tiêu thụ một lượng điện năng lớn, không mang lại hiệu quả kinh tế. Việc tìm kiếm một chất liệu tốt cho dây tóc là vấn đề lớn mà Edison cuối cùng đã vượt qua.

Edison nhận ra rằng để tiết kiệm năng lượng, ông phải tìm ra một loại vật liệu có điện trở cao. Nếu muốn kéo dài tuổi thọ của dây tóc, vật liệu này cũng phải bền với nhiệt. Sau khi thử nghiệm hàng nghìn vật liệu, từ bạch kim cho đến tóc và râu, Edison phát hiện một dây tóc làm từ carbon sở hữu các đặc điểm mà ông đang tìm kiếm.

Sau đó, Edison quyết định thử dùng dây tóc làm bằng sợi bông carbon hóa. Kết quả là bóng đèn đã phát sáng trong thời gian dài kỷ lục là 14 tiếng. Edison ngay lập tức nộp đơn xin cấp bằng sáng chế vào năm 1879, trong đó ông mô tả rằng sợi carbon có thể được làm từ nhiều chất liệu như sợi bông và sợi lanh, que gỗ, giấy cuộn theo những cách khác nhau.

Edison tiếp tục thử nghiệm với các vật liệu hữu cơ khác mà ông đã carbon hóa trong phòng thí nghiệm. Ông liên lạc với nhiều nhà sinh vật học, nhờ họ gửi cho ông các loại sợi thực vật đa dạng từ vùng nhiệt đới. Thậm chí, ông còn cử nhân viên đến những nơi khác nhau trên thế giới để tìm kiếm vật liệu hoàn hảo. Edison ước tính ông đã thử nghiệm tổng cộng không dưới 6.000 loài thực vật để tìm ra chất liệu dây tóc phù hợp nhất.

William H. Moore, một trong những nhân viên của Edison, đã gửi cho ông các mẫu vật từ một khu rừng tre gần đền Iwashimizu Hachiman ở Kyoto vào năm 1880. Loài tre này, tên khoa học là Phyllostachys bambusoides, có nguồn gốc ở Trung Quốc và Nhật Bản. Người ta thường dùng thân rỗng của nó để làm sáo, hoặc chế tác các đồ thủ công mỹ nghệ. Vật liệu tre Phyllostachys bambusoides cũng làm cần câu cá khá tốt.

Chính Edison đã bắt gặp một chiếc cần câu tre như vậy trong chuyến đi chơi ở Wyoming (Mỹ) hai năm trước đó. Không rõ Edison có yêu cầu Moore gửi cho ông loại tre đặc biệt này không, hay Moore đã gửi chúng cho Edison theo ý của anh ta. Dù thế nào đi nữa, Edison khám phá ra rằng tre carbon hóa là vật liệu tuyệt vời để làm dây tóc bóng đèn.

Đầu tiên, Edison chẻ đốt tre theo chiều dọc thành những sợi cực kỳ mỏng và uốn theo hình vòng cung để đặt vừa trong bóng đèn. Ông phủ thêm một lớp bột carbon ở bên ngoài các sợi, sau đó nung nóng trong lò ở nhiệt độ cực cao trong vài giờ trước khi để nguội. Trong quá trình này, các sợi tre chuyển từ cấu trúc cellulose ban đầu sang dạng cấu trúc carbon tinh khiết, sẵn sàng gắn vào các bóng đèn thủy tinh. Tuy nhiên, dây tóc bằng tre chỉ dài tối đa bằng khoảng cách giữa hai mắt của đốt tre. Sự hạn chế về chiều dài dây tóc khiến độ sáng của bóng đèn sợi đốt cũng bị giới hạn.

Đèn sợi đốt làm từ tre của Edison không sáng hơn nhiều so với một ngọn nến, nhưng chúng hoạt động lâu hơn đáng kể so với bất kỳ loại bóng đèn dây tóc nào vào thời điểm đó. Một số bóng đèn Edison và nhóm của ông tạo ra có thời lượng đốt cháy lên tới hơn 1.200 giờ.

Dây tóc carbon trở thành vật liệu chủ đạo trong sản xuất đèn sợi đốt cho đến khi người ta chuyển sang sử dụng vật liệu vonfram có tuổi thọ lâu hơn và phát ra ánh sáng lớn hơn. Đèn dây tóc vonfram đầu tiên được sản xuất bởi công ty Tungsram ở Hungary vào năm 1904. Đến năm 1911, công ty General Electric của Edison cũng chuyển sang dùng vonfram.

Tre Nhật Bản giúp Edison hoàn thiện bóng đèn - 2

Đài tưởng niệm Edison ở khuôn viên đền Iwashimizu Hachiman, Nhật Bản. Ảnh: Flickr.

Edison qua đời vào năm 1931. Ba năm sau, đài tưởng niệm của ông được xây dựng trong khuôn viên ngôi đền Iwashimizu Hachimangu ở Nhật Bản. Khi Madeleine Edison Sloane – con gái của Edison – đến thăm nơi này vào năm 1964, cô đã vô cùng xúc động khi nhìn thấy đài tưởng niệm của cha ở một đất nước xa xôi, và cô nhận xét rằng mình chưa bao giờ nhìn thấy một đài tưởng niệm nào vĩ đại như vậy trên đất Mỹ.

Hằng năm, vào dịp kỷ niệm ngày sinh và ngày mất của Edison (11/2/1847 – 18/10/1931), người dân Nhật Bản tổ chức một lễ hội ánh sáng tại ngôi đền Iwashimizu Hachiman, trong đó những chiếc đèn lồng tre truyền thống được thắp sáng xung quanh tượng đài Edison và bản quốc ca Mỹ sẽ cất lên.

Quốc Lê (Theo Amusing Planet) (Khoa học và Phát triển)

Tin đọc nhiều

Siêu hố đen đang lớn rất nhanh, khoa học bó tay Dù đã biết các siêu hố đen nặng hơn Mặt Trời hàng tỷ lần và...
Tìm ra điểm yếu của virus corona Bằng cách nghiên cứu kháng thể của bệnh nhân khỏi bệnh SARS,...
Du hành xuyên thời gian là có thật và đã có người trải nghiệm điều đó? Không phải chỉ mới đây mà ngay từ rất nhiều thập niên xa...
Sai lầm từ 13 năm trước khiến Mỹ 'thất thủ' trước Covid-19 Nước Mỹ đã có thể đối phó tốt hơn với cuộc khủng hoảng máy...